Геодезия и гравиметрия

Современное методическое и техническое состояние развития спутниковой альтиметрии позволяет успешно использовать альтиметрические данные при решении различных геодезических задач. В число этих задач входят уточнение геоцентрической системы координат, вывод глобальных моделей геопотенциала, определение детальных характеристик гравитационного поля Земли в Мировом океане в виде цифровых моделей высот геоида (рис. 2), уклонений отвесных линий, аномалий силы тяжести (рис. 3), установление и поддержание общеземной системы высот.

Рисунок 2. Высота геоида (м), рассчитанная по модели EGM2008 с разложением на сферические функции до 500 степени

Существенным ограничением метода спутниковой альтиметрии является то, что как метод изучения гравитационного поля Земли он принципиально не работает на суше и над акваториями, покрытыми льдом. Вследствие этого для получения глобального покрытия земного шара измерениями гравитационных аномалий данные спутниковой альтиметрии в океанах необходимо комбинировать с данными гравиметрической съемки на суше и море.

Рисунок 3. Аномалии силы тяжести (мГал = 10 –3 м/с2), рассчитанные по модели EGM2008

Анализ принципиальных основ и опыта использования спутниковой альтиметрии показал, что основным преимуществом данного метода по сравнению с традиционными методами изучения гравитационного поля и фигуры Земли, в частности гравиметрической съемкой, можно считать потенциально высокую точность измерения гравитационных аномалий в сочетании с высокой оперативностью.

По теоретическим оценкам спектральных плотностей сигнала и шума, разрешающая способность систем спутниковой альтиметрии по длинам волн аномалий силы тяжести находится на уровне 30 км, а точность составляет 8 мГал. По этим оценкам, метод спутниковой альтиметрии в 8…10 раз уступает современным средствам морской гравиметрической съемки в плане точности и детальности определения гравитационных аномалий. Однако, как показали результаты сравнения реальных данных спутниковой альтиметрической и морской гравиметрической съемки, теоретические оценки не в полной мере соответствуют действительности. Фактически современные данные спутниковой альтиметрии вполне могут рассматриваться в качестве альтернативного источника информации для картографирования аномалий силы тяжести в масштабе 1: 1 000 000 с сечением 10 мГал.

Более того, комплексное использование данных, полученных различными системами спутниковой альтиметрии, потенциально позволяет на значительной части акватории Мирового океана обеспечить определение аномалий силы тяжести с точностью около 5 мГал и разрешением не хуже 20 км.

В настоящее время уровень точности определения гравитационных аномалий в Мировом океане по данным спутниковой альтиметрии позволяет исключить необходимость выполнения трудоемкой и дорогостоящей площадной гравиметрической съемки на большей части акватории Мирового океана.

Наиболее точная на сегодняшний день гравитационная модель Земли EGM2008 (рис. 2–3) в качестве исходных данных использует наземные и морские гравиметрические измерения, альтиметрические данные и данные международных космических проектов GRACE и CHAMP. Она имеет разрешение 2,5′ x 2,5′ по пространству с разложением по сферическим гармоникам до 2159 степени и содержит дополнительные сферические гармонические коэффициенты до степени 2190. Точность вычисления ключевых параметров гравитационного поля Земли оценивается на уровне 11 см для высоты геоида и 1′′ для уклонения отвесных линий.

Дата добавления: 2015-08-20